JP2011245069A - 非侵襲的光学センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】非侵襲的光学センサ1では、グルコース濃度(血糖値)の検出機能およびデータ出力機能を達成するのに必要な構成(分光検出部12、制御部13、データ出力部14および電源モジュール15)のみが例えば数センチメートル角のベース部11に作り込まれている。また、ベース部11に設けた光導波路12d、12f、12gによって、単色光源12a1〜12a5からの光を指21に導光するとともに、指21で反射される光を受光部12bに導光しているため、光学センサ1をさらに小型化することができ、携帯性をさらに向上させることができる。また、ベース部11の他方主面11bに各種構成部品を設けているため、光学センサ1のXY面サイズを低減させることができ、携帯性をより一層向上させることができる。
【選択図】図2
Description
図1は本発明にかかる非侵襲的光学センサの第1実施形態の使用例を模式的に示す図である。また、図2は図1の非侵襲的光学センサの構成を示す図であり、同図(a)は斜視図であり、同図(b)は断面図である。非侵襲的光学センサ1は、生体2に流れる血液3中のグルコース濃度(血糖値)を検出する装置である。また、この非侵襲的光学センサ1は、検出結果に関連するデータを無線通信で外部に出力する装置であり、携帯電話、スマートフォンやPDA(=Personal Digital Assistant)などの携帯端末4に対して検出結果を伝送可能となっている。そして、予め血糖値測定用プログラムを携帯端末4にインストールしておくことで携帯端末4は非侵襲的光学センサ1から伝送される通信データに受信し、その受信データに基づき血糖値を演算して画面41に表示する。このように本実施形態では、非侵襲的光学センサ1は、グルコース濃度の検出機能と検出結果を携帯端末4に出力するデータ出力機能とを兼ね備える一方、その他の演算機能や表示機能などを省略したものであり、図2に示すように、検出機能およびデータ出力機能を達成する構成のみをベース部11に装備している。以下、図2を参照しつつ非侵襲的光学センサ1について詳述する。なお本明細書では、非侵襲的光学センサ1の各部構成および光の伝播方向を明確にするため、次に説明するベース部の表面をXY平面とし、さらに厚み方向(XY平面に対して垂直な方向)をZ方向とする三次元座標系X−Y−Zが定義されている。
図3は本発明にかかる非侵襲的光学センサの第2実施形態の構成を示す図であり、同図(a)は斜視図であり、同図(b)は断面図である。この第2実施形態にかかる非侵襲的光学センサ1が第1実施形態のそれと大きく相違する点は、第1実施形態では複数の単色光源を用いてグルコース濃度(血糖値)の検出を行うのに対し、第2実施形態では波長領域の広い光(以下「広帯域光」という)を用いてグルコース濃度(血糖値)の検出を行う、つまり分光検出部12の構成が両者の間で大きく相違している。なお、その他の構成は基本的に第1実施形態と同一である。したがって、以下においては相違点を中心に説明する。
ところで、上記第2実施形態では、電気光学結晶で構成されたベース部11においてSAWを発生させて反射光をブラッグ回折させて分光しているが、例えば図4に示すように分光部12jとして回折格子12j3を用いてもよい。このように構成された非侵襲的光学センサ1の第3実施形態では、比較的簡単な構造で反射光を分光することができる。また、第2実施形態ではベース部11を電気光学結晶で構成する必要があるが、第3実施形態ではこのような制約はなく、安価な汎用製品を利用することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記した第2実施形態および第3実施形態では広帯域光源12aから発光される広帯域光を生体2に照射しているが、被検部位が指21や耳朶などの比較的薄い部位であれば、被検部位を透過する太陽光線を分光して検出することができる。つまり、太陽光線は紫外から赤外まで波長範囲が広く、上記した分光検出に適した広帯域光である。そこで、例えば図5や図6に示すように指21を透過した広帯域光が集光レンズ12iを介して光導波路12fに取り込まれるとともに、当該透過光が分光部12jで分光されて波長毎の光強度が検出されるように構成してもよい。つまり、図5に示す第4実施形態にかかる非侵襲的光学センサ1は、光源12a、光導波路12dおよび反射ミラー面12eが設けられていない点を除き第2実施形態(図3)と同一構成であり、装置構成が簡素化されている。また、図6に示す第5実施形態にかかる非侵襲的光学センサ1は、光源12a、光導波路12dおよび反射ミラー面12eが設けられていない点を除き第3実施形態(図4)と同一構成であり、装置構成が簡素化されている。
2…生体
3…血液(被検出成分)
4…携帯端末
11…ベース部
11a…ベース部の一方主面(表面領域)
12…分光検出部
12a…広帯域光源
12a1〜12a5…単色光源
12b…受光部(光検出部)
12d、12f、12g…光導波路
12j…分光部
12j1…交差指型トランスデューサ(分光部)
12j3…回折格子(分光部)
14…データ出力部
15…電池モジュール(電源)
21…指(被検部位)
Claims (11)
- 生体に含まれる被検出成分の濃度を非侵襲的に検出する非侵襲的光学センサであって、
前記生体の被検部位に対向する表面領域を有するベース部と、
前記ベース部に設けられて前記表面領域を介して前記被検部位から射出される光を受光して互いに異なる複数の波長での光強度を検出する分光検出部と、
前記ベース部に設けられて前記分光検出部により検出された前記被検出成分の濃度に関連するデータを外部に送出可能なデータ出力部と、
前記ベース部に設けられて前記データ出力部に給電する電源と
を備えたことを特徴とする非侵襲的光学センサ。 - 前記分光検出部は、
前記ベース部の表面に固定されて互いに異なる波長の単色光を発光する複数の単色光源と、
前記ベース部の表面または内部に設けられて前記複数の単色光源から射出される単色光を前記表面領域に導いて前記表面領域を介して前記被検部位に照射させる第1光導波路と、
前記ベース部の表面または内部に設けられて前記被検部位で反射した光を前記ベース部の光検出位置に導く第2光導波路と、
前記光検出位置に配置されて前記第2光導波路により導光されてくる光を検出する光検出部とを有し、
前記複数の単色光源の点灯タイミングを相互に異ならせて前記光検出部で各波長での光強度を検出する請求項1に記載の非侵襲的光学センサ。 - 前記ベース部は平板形状を有しており、
前記ベース部の一方主面が前記表面領域であり、他方主面に前記複数の単色光源、前記光検出部、前記データ出力部および前記電源が配置される請求項2に記載の非侵襲的光学センサ。 - 前記分光検出部は、
前記ベース部の表面に固定されて検出対象となる波長を含む広帯域光を発光する広帯域光源と、
前記ベース部の表面または内部に設けられて前記広帯域光源から射出される広帯域光を前記表面領域に導いて前記表面領域を介して前記被検部位に照射させる第1光導波路と、
前記ベース部の表面または内部に設けられて前記被検部位で反射した光を前記ベース部の分光位置に導く第2光導波路と、
前記分光位置に配置されて前記反射光を分光する分光部と、
前記ベース部の表面に固定されて前記分光部により分光された光を受光して各波長での光強度を検出する光検出部と
を有する請求項1に記載の非侵襲的光学センサ。 - 前記ベース部は平板形状を有しており、
前記ベース部の一方主面が前記表面領域であり、他方主面に前記広帯域光源、前記分光部、前記光検出部、前記データ出力部および前記電源が配置される請求項4に記載の非侵襲的光学センサ。 - 前記分光検出部は、
前記ベース部の表面または内部に設けられ、検出対象となる波長を含み、かつ前記被検部位を透過した広帯域光を前記ベース部の分光位置に導く光導波路と、
前記分光位置に配置されて前記広帯域光を分光する分光部と、
前記ベース部の表面に固定されて前記分光部により分光された光を受光して各波長での光強度を検出する光検出部と
を有する請求項1に記載の非侵襲的光学センサ。 - 前記ベース部は平板形状を有しており、
前記ベース部の一方主面が前記表面領域であり、他方主面に前記分光部、前記光検出部前記データ出力部および前記電源が配置される請求項6に記載の非侵襲的光学センサ。 - 前記データ出力部は前記データを外部に送信する通信部である請求項1ないし7のいずれか一項に記載の非侵襲的光学センサ。
- 前記データ出力部は、前記データを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶される前記データを読み出すための外部接続端子とを有する請求項1ないし7のいずれか一項に記載の非侵襲的光学センサ。
- 前記電源は発電機である請求項1ないし9のいずれか一項に記載の非侵襲的光学センサ。
- 前記電源は電池である請求項1ないし9のいずれか一項に記載の非侵襲的光学センサ。
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